磨削加工中的磨削液管理

《装备制造技术））２０１４年第９期　磨削加工中磨削裂纹产生的机理与防止措施　倪健。吴世友　（江西机电职业技术学院，江西南昌３３００１３）　摘要：介绍了磨Ｎ￣－－Ｔ－过程中磨削裂纹产生的机理、特征及防止裂纹产生的措施，在实际生产中取得了良好的效果　关键词：磨削裂纹；机理；特征；措施　中图分类号：ＴＧ６３０　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２—５４５Ｘ（２０１４）０９—０２９１—０２　磨削加工在机械制造行业中广泛地被应用，经　热处理淬火的碳素工具钢和渗碳淬火钢零件，在磨　削时与磨削方向基本垂直的表面常常出现大量的较　规则排列的裂纹一磨削裂纹，它不但影响零件的外　观，更重要的是还直接影响零件的质量。　１　磨削裂纹的产生机理　磨削裂纹的产生是磨削热引起的，磨削时零件　表面的温度可能高达８２０—８４０　ｏＣ或更高。　淬火钢的组织是马氏体和一定数量的残余奥氏　体，处于膨胀状态（未经回火处理尤为严重）。如果将　其表面快速加热至１００　ｃＣ左右并迅速冷却时，必然　将产生收缩，这是第一次收缩。这种收缩仅发生在表　面，其基体仍处于膨胀状态，从而使表面层承受拉应　力而产生微裂纹，这是第一种裂纹。当温度升至３００　℃时，表面再次产生收缩，从而产生第二种裂纹。马　氏体的膨胀收缩随着钢中含碳量的增加而增大，故碳　素工具钢和渗碳淬火钢产生磨削裂纹尤为严重。　淬火钢中的残余奥氏体，在磨削时受磨削热的　影响即发生分解，逐渐转变为马氏体，这种新生的马　氏体集中于表面，引起零件局部体积膨胀，加大了零　件表面应力，导致磨削应力集中，继续磨削则容易加　速磨削裂纹的产生；此外，新生的马氏体脆性较大，　磨削也容易加速磨削裂纹的产生。另一方面，在磨床　上磨削工件时，对工件既是压力，又是拉力，助长了　磨削裂纹的形成。如果在磨削时冷却不充分，则由于　磨削而产生的热量，足以使磨削表面薄层重新奥氏　体化，随后再次淬火成为淬火马氏体。因而使表面层　产生附加的组织应力，再加上磨削所形成的热量使　零件表面的温度升高极快，这种组织应力和热应力　的迭加就可能导致磨削表面出现磨削裂纹。　２磨削裂纹的特征　磨削裂纹与一般淬火裂纹明显不同，磨削裂纹　只发生在磨削面上，深度较浅，且深度基本一致。较　轻的磨削裂纹垂直于或接近垂直于磨削方向的平行　线，且规则排列的条状裂纹，这是第一种裂纹。较严　重的裂纹显龟甲状（封闭网络状），其深度大致为　０．０３～０．１５　ｍｍ。用酸腐蚀，裂纹明显易见。这是第二　种裂纹。　３磨削裂纹的防止措施　３．１磨削工艺方面　（１）磨削裂纹的产生是因为磨削热所致，所以降　低磨削热是解决磨削裂纹的关键。一般所采用的湿　磨法，无论如何注入切削液，切削液都不可能在磨削　的同时进入磨削面，因而无法降低磨削点位置的磨　削热。切削液只能是使砂轮和零件的磨削点在磨削走　过后瞬时受到冷却，同时切削液对零件的磨削点起淬　火作用，因而事实上加大了磨削裂纹的产生。如果采　用干磨法，背吃刀量选择较小的磨削方法，可减少磨　削裂纹。但是这种方法效果不是很显著，而且灰尘飞　扬，影响工作环境，损害操作者的健康，不宜采用。　（２）选用硬度较软、粒度较粗的砂轮来磨削，可　以降低磨削热。但粒度太粗则会影响工件的表面粗　糙度。对于表面粗糙度质量要求高的工件，不能采用　此法，因而此方法受到表面粗糙度质量要求的限制。　（３）分粗精磨，即粗磨选用粒度较粗的软砂轮磨　削，便于强力磨削，提高效率，然后再用粒度细的砂　收稿日期：２０１４—０６—２２　作者简介：倪健（１９６７一），男，工程师、讲师，长期从事机械设计与制造的教学、研究和实践工作。　

螺纹是在圆柱工件表面上，沿着螺旋线所形成的，具有相同剖面的连续凸起

和沟槽。在机械制造业中，带螺纹的零件应用得十分广泛。对于螺纹加工，在机

械生产中，最长使用的方法是磨削。特别是在加工精密螺纹的时候，多用于加工

丝杆、蜗杆、丝锥、螺纹塞规、螺纹环规、螺纹铣刀、螺纹梳刀和已淬火零件螺

纹等；也用于大批量生产的汽车变速器零件。

一、螺纹的磨削方法

根据磨螺纹使用砂轮的形式和进给方式的不同，常用的加工方法有以下三种：

1、单线砂轮磨削法

磨削前将砂轮修成牙形相符的形状，并使砂轮轴线相对工件轴线倾斜一个螺

旋升角。螺纹磨削时，工件的旋转运动和工作台的移动保持一定的展成关系，即

工件每转一周，工作台相对应移动一个导程。

2、多线砂轮切入磨削法

磨削前用滚轮将砂轮圆柱面修成和弓箭牙形相同的多线环形槽。采用切入法

磨削，当砂轮完全切入牙深后，工件回转二周即可。工件和工作台之间也应保持

展成关系。多线法磨削螺纹生产率较高，但加工精度较低。多线砂轮切入磨削时，

砂轮的宽度应大于螺纹面总长度，适合成批磨削普通螺纹。

3、多线砂轮纵向磨削法

将砂轮修整成多线环形槽，用纵向法展成磨削螺纹表面。前面的环形槽主要

起粗磨作用，后部的环形槽则起半精磨、精磨作用，采用较大的背吃刀量在一次

纵向进给中磨去工件的全部磨削余量，将螺纹磨至精度要求。这种磨削法的特点

是将环形砂轮再修整成台阶形，其类同于外圆深度磨削法所使用的台阶砂轮，使

砂轮前部至后部的吃刀量逐渐减小，最后的台阶则将螺纹磨削至尺寸。多线砂轮

纵向磨削法具有极高的生产效率，加工精度也较高。

对于螺距大于3mm的螺纹，应先进行螺纹预加工后再磨螺纹；对于距螺小于

3mm的螺纹，不需预加工而可直接磨出螺纹，这种方法适于加工小螺距，且螺纹

长度小于砂轮宽度的工件。

二、磨削机床的安装和使用

1、机床的安装

（1）磨螺纹是在专用螺纹磨床上进行的，若是加工单件和小批量的精密螺

纹，机床应安装在恒温室内，温度控制在20±1摄氏度，若是加工大批量的螺纹，

工艺・材料Ｐｒｏｃｅｓｓ・Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　磨削液集中供液装置在减震器制造　企业的应用及日常管理　范立志　（无锡拓普减震器有限公司）　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｄａｉｌｙ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ　Ｇｒｉｎｄｉｎｇ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｓｕｐｐｌｙ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ　Ｓｈｏｃｋ—ａｂｓｏｒｂｅｒ　Ｐｒｏｄｕｃｅｒｓ　Ｆａｎ　Ｌｉｚｈｉ（Ｗｕｘｉ　Ｔｏｐ　Ｓｈｏｃｋ　Ａｂｓｏｒｂｅｒ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）　无锡拓普减震器有限公司是生产汽车和摩托车　减震器的企业，主要零部件之一为减振柱和连杆，年　产量为减振柱２５０万支、连杆３００万支以上。这２个　零部件的主要加工均为表面磨削，一般企业都采用　生产效率较高的无心磨工艺。目前，无锡拓普减震　器有限公司现有Ｍ１１１００、Ｍ１０１００、Ｍ１０８３、Ｍ１０４０、　Ｍ１０５０等各类无心磨床５Ｏ多台，分成柱预磨线３条，　精磨线６条，连杆磨加工连线４条。每条生产线都采　用上下料和输送机构连结起来，提高了生产效率，减　少了操作人员，降低了生产成本。由于每台磨床都　配备１只磨削液箱和磁性分离器等处理装置，与连线　机构很不协调，不易布局，占用生产场地大，天气　炎热时，会散发雾气，影响工人身体健康，更换和　清理时，耗费大量人力，不易统一管理，为此产生　了在生产场地外建设一个集中供液和处理装置的想　法。通过分析和调研，制定了目前正在使用的集中　供液和处理设计方案如图１所示，通过２年多的使用　和不断完善，目前效果较为明显，基本达到了最初　的设计思想。　１　集中供液和处理装置　这套大型系统分为磨削液集中供给和处理系统、　废水处理系统２部分。　ａ）磨削液集中供给和处理系统：分粗、精２级　３６摩托车技术２００７．０６　过滤，粗过滤为磁性分离器及刮板排屑过滤；精过　滤为真空纸带（无纺布）过滤。基本流程为：含有　切屑（磨具屑和铁屑）的磨削液从磨床上下来后，回　液经冲屑方法排至磁性分离器内，磨削液中带磁性　的铁屑被分离出来，由刮板排屑机刮入集屑箱，定　期清除。磁性分离器一级过滤后的半净液再流入精　过滤机二级过滤，过滤后的洁净磨削液经供液管送　至磨床，二级过滤出来的磨屑及部分铁屑留在集屑　箱内，定期清除。　

磨削加工切削液过滤净化处理

磨削加工是机械加工的最后工序，对成品的精度、性能和使用寿命有直接影响，而加工过程中冷却液对于防止工件烧伤、改善工件表面精度和粗糙度、提高工件及机床的防锈能力、延长刀具和机床的使用寿命有着非常重要的作用。因此合理使用和维护磨削液在加工过程中至关重要。

1. 切削液的作用

在加工过程中采用湿式加工，可以大大提高刀具切削能力和使用寿命，提高产品精度，降低废品率。湿式加工采用切削液的主要优点是

1） 润滑作用：切削液可以润滑刀具，提高刀具的切削能力；

2） 冷却作用：一定流量的切削液，可以将切削热带走，从而降低了刀具的温度；

3） 冲屑作用：切屑液可以将切屑冲刷掉，掉入排屑沟排走，同时沟槽内排屑也可以用切削液来实现水力排屑；

4） 提高工件表面粗糙度：切削液将加工面的铁屑冲走，铁屑不致划伤加工面，从而提高了粗糙度；

5） 减少锈蚀：选用合适的切削液，可以防止工件、机床导轨的锈蚀；

2. 切削液的合理使用

切削液按成份大致可以分为油基切削液和水基切削液两大类。油基切削液如轴承厂的超精加工使用的以煤油为主添加少量机械油的切削液。

油基切削液通过加工部位后一般只含有磨粒、切屑等固体杂质，实用中只需要分离掉固体杂质就能获得清洁的切削液，因此其处理相对比较简单。另一类是水基切削液，以乳化液为代表，在乳化液中细微的油滴高度分散地分布在水中，乳化液中还含有各种表面活性剂及防锈剂等添加剂。

乳化液通过加工部位后除含有磨粒、切屑等固体杂质外，还容易滋生微生物。微生物包括细菌、霉菌、真菌等，这些都是影响乳化液品质的主要因素，正常的乳化液含菌量不超过1000个/mg，当含菌量达到 10000～100000个/mg时，乳化液就会变黑发臭，冷却润滑效果迅速下降，发出令人不愉快的气味，腐蚀设备，甚至菌体会将过滤器堵塞，这时必须更换全部乳化液并彻底清洗循环系统。